節能降耗是每個生產企業可持續發展策略的重要組成部分。在大多數生產型企業中,電力消耗占生產成本4%~10%,這個比例是非常高的,而其中壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的 10%-35%,以空壓機系統5年的運行費用為例:系統的初期設備投資及設備維護費用占到總費用的 25%,而電能消耗(電費)占到 75%,幾乎所有的系統浪費最終都是體現在電費上。
變頻器作為一種較為成熟高科技產品,具有性能穩定,操作方便,節能效果明顯等優點,越來越受到工程技術人員和管理人員關注和重視。
行 業 解 析
據中國空壓機網調查:全國有180億/年的空壓機市場,有超過400萬臺的空壓機在工作,22kw以上功率等級的空壓機超過100萬臺,22kw以下中小空壓機以活塞式為主,年新增數十萬臺。空壓機容量一般按工廠最大負荷的110%-120%設計,另外,工廠實際需求存在季節性及時間性波動,導致用氣量波動較大,所以空壓機多數時間并非滿載運行,節能空間非常大。
傳 統 空 壓 機 存 在 的 問 題
• 能量損耗大
• 工頻啟動沖擊電流大
• 壓力不穩,自動化成度低
• 設備維護量大
• 噪音大
變 頻 改 造 原 理
原理:變頻調速系統以輸出壓力作為控制對象,由變頻器、壓力傳感器、電機組成的閉環恒壓控制系統,工作壓力值可由操作面板直接設置,現場壓力由傳感器來檢測,轉換成4-20mA電流信號后反饋到變頻器,變頻器通過內置PID進行比較計算,從而調節其輸出頻率,達到空壓機恒壓供氣和節能的目的。
變 頻 改 造 空 壓 機 優 點
• 節能
• 啟動電流小,對電網無沖擊
• 輸出壓力穩定
• 設備維護量小
• 噪音低
變 頻 改 造 投 資 效 益 分 析
直接經濟效益
采用傳統工頻控制方式的空壓機,在低于設定壓力時加載運行,高于設定壓力時空載運行。但不管是加載還是卸載,電機始終保持高速運行,空載損耗非常大。理論可能略顯枯燥,小編來舉個例子,實實在在地讓您了解到能節省多少的運營成本~
數據流:工頻改造成變頻的降低成本空間
以某客戶A機房3#空壓機為例,工頻控制下的空載損耗:已知空壓機的總運行時間為 6376 小時,加載運行時間為 4212 小時,則:空壓機空載率為 0.339 。
假設電源電壓為Ue,取 380 V,空載電流Io為 32 A,功率因數為cosφ取 0.85,空壓機年運行總時間取 8000 小時,則年空載率損耗 48424 度。
假設工業用電電費為 1.0 元/度,年空載損耗費用 48424 元。
變頻控制下的節能分析:采用變頻控制方式,當空壓機空載時,假設主電機降到30Hz運行。電機30Hz空載運行和50Hz空載運行時的電流基本相同,而定子繞組所承受的相電壓與運行頻率成正比關系,即電壓為 228 V。
因此,我們可以近似地認為:電機功率與運行頻率成正比,電機空載損耗也與運行頻率成正比。則采用變頻控制方式時,年空載損耗為 29054 度,變頻控制方式下年空載損耗費為 29054 元。
通過以上計算,當空壓機由工頻控制改為變頻控制時,僅空載損耗每年就可節省費用為19370 元。 這樣,某廠全部十臺空壓機年(全年按照運行8000小時計算)總節電為 87931 度,全年節省電費 87931 元。(* 電費按照1.0元/ 度)
空壓機采用變頻控制方式時,系統能根據用戶設定工作壓力和當前壓力反饋信號,自動進行閉環控制,實現恒壓控制,這樣,當用戶用氣量減小的時候,空壓機自動降低輸出功率,而不必像傳統控制方式那樣一直滿載運行,從而大大降低了空壓機的能耗成本,并提高了供氣質量。
綜上所述,將空壓機由工頻控制方式改造成變頻控制方式后,很大程度的降低了空壓機的電能損耗,帶來的直接經濟效益非常可觀。對于大多數用戶,一般在進行空壓機變頻改造后的一年內,即可回收投資成本,實現良好的節能效果。
間接經濟效益
通過節能改造,不僅節約電能,同時在以下幾方面帶來較大經濟效益:
• 由于總功耗下降很多,整個用電系統溫升大幅度降低,設備故障率下降,設備和開關觸點的壽命提高,維修費用和設備更新成本相應減少。
• 由于采用了有效的節能措施,減輕了變壓器的容量,保證了用戶變壓器的安全運行,同時為新增用電設備提供了空間。
• 設備具有軟啟動功能,啟動瞬間電流平穩上升,大大減少了對電機的沖擊,延長了電機的壽命。
理論與數據相結合是不是感覺一目了然呢?接下來主角閃亮登場,邦納BMD-C系列變頻器在空壓機上節能改造的實際應用,助力企業節能降耗!
BMD-C系列變頻器優勢:
• 空間矢量技術:優秀的矢量算法保證在最低開關損耗前提下實現低頻大轉矩,高效率電網電壓利用率及優化的正弦波輸出,使電機工作噪音降低、發熱減少
• 特有的軟件死區補償:死區時間是變頻器低頻脈動轉矩產生的罪魁禍首.BMD-C獨特的軟件死區補償最大限度地保證低頻極速條件下的平穩轉矩特性
• 優秀的無速度傳感器轉速跟蹤自啟動:能夠啟動正在運轉中的電機,保證用戶設備平穩繼續運行, BMD-C系列不去能夠自動識別轉速實現平穩轉速跟蹤
• 自動節能運行:獨特的軟件功率因數調節,根據負載的變化,動態調節功率因數.節省更多的能源
• 電壓波動抑制:動態自動電壓控制(AVC)功能,確保輸入電壓波動±20%時.輸出電壓波動小于±5%
• 完善的保護功能:具有過壓、過流、欠壓、IGBT短路、反時限過載等保護設計,另外在負載短路、接地情況下能安全保護
• 直流電源供電: 節省保安電源投資
• 共直流母線:無電跨越
• 內置柔性PWM能耗制動:37kw(含)以下標準內置制動單元,用戶選擇適當的制動電阻可方便實現能耗制動
• 友好的人機界面靈活的輸入輸出接口:標配操作面板,提供8路數字輸入,2路模擬輸入,3路數字輸出,2路模擬輸出;八段用戶可編程運行,電動電位器設定模式
• 智能溫度檢測:智能冷卻風扇管理